JP5987202B1 - 水処理システム及び水処理方法 - Google Patents
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Abstract
Description
実施の形態1.
有機物を含む廃水2は廃水導入路3を通して、曝気槽1へ導入される。
実施の形態1において、オゾンガス製造工程は、オゾン発生工程、オゾン濃縮工程からなる。
オゾン製造工程では、オゾンを発生するように構成してあるオゾン発生部の一例であるオゾン発生器27にてオゾンが生成される。オゾン発生器27は、オゾンガスが発生させられるものであればどのようなものでもよく、例えば酸素または空気を原料として放電によりオゾンを生成する装置などが挙げられる。
オゾン濃縮工程ではオゾン発生器27にて生成したオゾンが、オゾン濃縮器28にて濃縮、貯蔵される。オゾン濃縮器28は、オゾンを濃縮し貯蔵できるものであればよく、例えばシリカゲルをオゾン吸着材として充填し、吸着したオゾンを充填容器内の圧力や温度変化により脱離し放出可能な形態のものが一例として挙げられる。
生物処理工程、オゾンガス製造工程が実施される傍らで、汚泥移送工程が開始される。
汚泥移送工程においては、バルブ46が開き曝気槽1内に貯留された微生物混合液7の一部が汚泥移送配管15を通して、汚泥移送ポンプ18によって吸引され、本発明に係るオゾン反応部の一例であるオゾン反応槽14に移送される。このとき、汚泥取出配管16上に設けられたバルブ48、は閉じられており、オゾン反応槽14内からの微生物混合液7の流出はなくオゾン反応槽14にはあらかじめ設定した所定量の汚泥が移送される。バルブ46、汚泥移送配管15及び汚泥移送ポンプ18の組み合わせは、微生物処理部が処理した水から一部の部分水を引き抜くように構成してある引抜部の一例である。
本発明に係る水処理システムは余剰汚泥発生量の低減を、オゾンによる微生物分解によってなすものである。微生物とオゾンとを効率よく接触させるため、オゾン処理工程は、下記に示すオゾン注入循環工程及び汚泥濃縮工程の2工程を含んでおり、これらがあらかじめ設定した所定時間繰り返し行われる。
オゾン注入循環工程においては汚泥取出配管16上のバルブ48、および汚泥循環配管20上のバルブ47が開き、一方で汚泥移送配管15上のバルブ46が閉じる。オゾン反応槽14内の微生物混合液7は汚泥循環ポンプ19により汚泥取出配管16から引き抜かれ、汚泥循環配管20へと送り込まれる。
汚泥濃縮工程においては、汚泥循環配管20内を流れる微生物混合液7が、汚泥導入配管22を経由して、オゾン反応槽14内へと流入する。汚泥導入配管22は、オゾン反応槽14の中心部まで挿入されており、導入された微生物混合液7はオゾン反応槽14の中心部から鉛直下向きに吐出される。
また、図5に示すような整流筒とする場合にも同様のことが言え、オゾン反応槽14水平断面積のうち、円筒内の中空部分の断面積の占める割合が10〜50%、好ましくは10〜40%となるよう、断面積が均等な円筒をオゾン反応槽14水平断面上にまんべんなく並べるのが良い。
以下には、本発明の効果を最大限得るためのオゾン処理工程実施条件を示す。
本発明の構成にて、微生物混合液中の微生物を溶解するのに必要なオゾン量(オゾン処理工程1回あたりに必要な量)は、本願発明者らが鋭意検討したところによれば下記式にて導出される。
[O3dosage]={[MLSS]× α}×[V]×β・・・式1
[O3dosage]:必要オゾン注入量(mgO3/回)
[MLSS]:曝気槽内の固形物濃度(g/L)
[V]:一回当たりに処理する微生物混合液量(L/回)
α:MLVSS/MLSS比
β:MLVSS分解に必要なオゾン量(mgO3/gMLVSS)
実施の形態1に係る水処理システムは、オゾンにより微生物を分解し、オゾン処理後の液を曝気槽に返送し、この液に含まれる有機物を微生物に利用させて汚泥減量を図るものである。ここで配慮すべきは、「オゾンにより分解した微生物量≠汚泥削減量」の関係である。すなわち、オゾン処理後の液に含まれる分解された微生物を利用して、曝気槽中の微生物は新たに生産を行うため、曝気槽内には新たな微生物が発生する。しかしながら、この発生量は、オゾン処理によって分解された微生物量に比べて少なく、結果的には汚泥減量が達成される。
[R]=[Q1]/[Q2]・・・式2
[R]:処理汚泥比
[Q1]:1日当たりのオゾン処理汚泥量(gMLSS/day)
[Q2]:1日あたりの余剰汚泥量(gMLSS/day)
[Q1]=[MLSS]×[V]×[F]・・・式3
[Q1]:1日当たりのオゾン処理汚泥量(gMLSS/day)
[MLSS]:曝気槽内の固形物濃度(g/L)
[V]:一回当たりに処理する微生物混合液量(L/回)
[F]:1日あたりのオゾン処理工程実施回数(回/day)
[Q2]={{[BODin]-[BODout]×γ+{[SSin]-[SSout]}}×[W]・・・式4
[Q2]:1日あたりの余剰汚泥量(gMLSS/day)
[BODin]:廃水に含まれるBOD(g/L)
[BODout]:処理水に含まれるBOD(g/L)
[W]:一日当たりの廃水流入量(L/D)
γ:汚泥転換率
[SSin]:廃水に含まれる固形物濃度(g/L)
[SSout]:処理水に含まれる固形物濃度(g/L)
[F]={[R]×[Q2]}/{[MLSS]×[V]}・・・式5
[F]:一日あたりのオゾン処理工程実施回数(回/day)
[R]:処理汚泥比
[Q2]:1日あたりの余剰汚泥量(gMLSS/day)
[MLSS]:曝気槽内の固形物濃度(g/L)
[V]:一回当たりに処理する微生物混合液量(L/回)
オゾン処理工程実施時間[T1]は、前記式5で求められた回数が一日のうちに実施できる時間である必要ある。また、[T1]はオゾン反応槽に貯留した微生物混合液がもれなくエジェクタを通過してオゾンガスと接触可能な時間とする必要がある。さらに、[T1]は前記式1で求められた、[O3dosage]が注入可能な時間とする必要がある。
[T1]+[T2]+[T3]≦24(h/day)/[F]・・・・式6
[T1]≧[V]/[C]・・・・式7
[O3dosage]=[O3conc]×[O3flow]×[T1]・・・・式8
[T1]:オゾン処理工程実施時間(h/回)
[T2]:汚泥移送工程実施時間と処理汚泥返送工程実施時間の和(h/回)
[T3]:休止時間(h/回)
[F]:一日あたりのオゾン処理工程実施回数(回/day)
[V]:一回当たりに処理する微生物混合液量(L/回)
[C]:汚泥循環ポンプ流量(L/h)
[O3dosage]:必要オゾン注入量(GO3/回)
[O3conc]:オゾンガス濃度(GO3/L)
[O3flow]:オゾンガス流量(L/h)
オゾン処理工程が完了した後、汚泥循環配管20上のバルブ47が閉じ、一方で処理液返送配管21上のバルブ49が開き、オゾン反応槽内に貯留されたオゾン処理後の微生物混合液7は曝気槽1へと返送される。オゾン処理後の微生物混合液中には、オゾンにより分解された微生物の残渣が含まれており、これを曝気槽中の微生物が基質として分解・利用し、炭酸ガスとして大気中に放散されることによって汚泥減量がなされる。
図11は生物処理工程に「標準活性汚泥法」を適用した場合の本発明の装置構成の一例である。
図12は生物処理工程に「生物膜法」を適用した場合の本発明の装置構成の一例である。図12において、曝気槽1内には微生物担体37が投入されている。このほかは図11(実施の形態2)と同様である。
図14には実施の形態4の構成を示す。実施の形態4は生物処理工程に膜分離活性汚泥法(MBR)を適用した場合の構成の一例である。
図17は、本発明の別の実施の形態5を示す。本実施の形態5は、実施の形態4と同様に本発明をMBRに適用した場合の一例であり、オゾン製造装置24にて製造されたオゾンを、固液分離膜38の洗浄に用いるものである。
実施例1においては、整流板間隔、すなわち開口率を様々に変え微生物混合液のオゾン処理を行った結果を示す。ただし、整流板の間隔は均等とした。
実施例1では生物処理工程が実施されている傍らで、任意のタイミングでオゾン処理工程を開始、終了させる方法で検証を行った。
図20には開口率と、供給オゾン量を分解したMLVSS量で除した値、すなわち単位MLVSS当たりの分解に必要としたオゾン量の関係を示す。
実施例2においては、実施例1と同様に整流装置として傾斜板を用い、傾斜板の鉛直方向に対する傾き角度θを様々に変えオゾン処理を行った。ただし、開口率は30%とした。
実施例3においては、実施例1、2の検証を完了した後で、40日間の連続処理を行い余剰汚泥削減効果、および廃水処理性能について検証を行った。
期間1においてはオゾン処理を行わずに、生物処理工程のみを行った。また曝気槽内から適宜引抜を行い、曝気槽内のMLSS濃度を一定に保つようにした。
期間2においては本発明を適用してオゾン処理を開始させた。整流装置、およびオゾン処理の条件は表5に記載の通りである。また期間2においても曝気槽内のMLSS濃度を一定に保った。
期間3においては、オゾン反応槽から整流装置を取り外して、オゾン処理を行った。すなわち従来技術と同様な構成にて処理を行った。また、本期間においても曝気槽MLSSは排泥により一定とした。また本期間においてもオゾン処理条件は、期間2と同様、表5に記載の条件とした。
期間4においては、期間3と同様にオゾン反応槽には整流装置を設けずに、オゾン処理を行った。さらに期間3で十分に汚泥減量効果が得られなかったことを踏まえ、オゾン処理工程実施時間[T1]を2.4時間、雑時間[T2]を1時間、休止時間[T3]を0.6時間として、オゾン注入量[O3dosage]が2.4倍となるようにして処理を行った。オゾン処理にかかわるその他の条件は期間3と同様である。また、期間4においても曝気槽内のMLSSは排泥により一定とした。
Claims (10)
- 微生物を用いて水を処理するように構成してある微生物処理部と、該微生物処理部が処理した前記水から一部の部分水を引き抜くように構成してある引抜部と、鉛直方向の高さを有しており、前記引抜部が引き抜いた前記部分水が流入されて溜めるように構成してある水槽と、オゾンを発生するように構成してあるオゾン発生部と、前記部分水と前記オゾン発生部が発生させた前記オゾンとを反応させるように構成してあるオゾン反応部とを有し、前記水を処理する水処理システムにおいて、
前記水槽の前記鉛直方向の下方に接続してあり、前記水槽が溜めた前記部分水の少なくとも一部を前記微生物処理部へ返送するように構成してある返送部と、
前記水槽が溜めた前記部分水を前記水槽の下部から引き抜いて前記オゾン反応部へ循環させるように構成してある循環手段と、
前記循環手段が循環させた前記部分水と前記オゾン発生部が発生させた前記オゾンとを反応させて前記水槽に再度流入させるように構成してある流入手段とを備え、
前記水槽は、前記下方に向けて流入された前記部分水を前記鉛直方向の上方へ移動させる移動手段と、該移動手段の前記上方に配置してあり、前記移動手段が移動させた前記部分水を整流する整流手段とを備え、
前記循環手段は、前記移動手段により移動されて前記整流手段により整流されて前記水槽の前記下部に溜められた前記部分水を循環させる
ことを特徴とする水処理システム。 - 前記移動手段はバッフルプレートであり、
前記オゾン反応部が反応させた前記部分水は、前記鉛直方向の上方から前記バッフルプレートに向かって流入するように構成してある
ことを特徴とする請求項1に記載の水処理システム。 - 前記整流手段は、互いに離隔した複数の板状部材を備え、
前記複数の板状部材の間における水平断面積は、前記水槽の水平断面積の10〜50%であり、
前記複数の板状部材はそれぞれ前記鉛直方向に対して0〜60度傾斜している
ことを特徴とする請求項2に記載の水処理システム。 - 前記整流手段は、互いに離隔した複数の筒状部材を備え、
前記複数の筒状部材の中空箇所における水平断面積は、前記水槽の水平断面積の10〜50%であり、
前記複数の筒状部材はそれぞれ前記鉛直方向に対して0〜60度傾斜している
ことを特徴とする請求項2に記載の水処理システム。 - 前記オゾン反応部は、発生した前記オゾンを前記循環手段が循環させた前記部分水に注入するように構成してあるベンチュリデバイスを備える
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一つに記載の水処理システム。 - 発生した前記オゾンを濃縮するように構成してある濃縮部を備え、該濃縮部が濃縮した前記オゾンと前記循環手段が循環させた前記部分水とを反応させるように構成してある
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一つに記載の水処理システム。 - 微生物を用いて水を処理する処理ステップを有する水処理方法において、
処理した前記水から一部の部分水を引き抜く引抜ステップと、
引き抜いた前記部分水を鉛直方向の高さを有する水槽に流入させて溜める貯溜ステップと、
前記水槽の前記鉛直方向の下方に向けて流入した前記部分水を前記鉛直方向の上方へ移動させる移動ステップと、
移動させた前記部分水を整流する整流ステップと、
整流して前記水槽に溜まった前記部分水の少なくとも一部を前記水槽の下部から引き抜いて前記オゾン反応部へ循環させる循環ステップと、
オゾンを発生する発生ステップと、
循環させた前記部分水と発生した前記オゾンとをオゾン反応部で反応させる反応ステップと、
反応させた前記部分水を再度前記水槽に流入させる再流入ステップと、
再流入後に前記上方へ移動され整流されて前記水槽の前記下部に溜まった貯留物を前記微生物を用いて再び処理する再処理ステップとを備える
ことを特徴とする水処理方法。 - 前記引抜ステップを開始してから再度前記引抜ステップを開始するまでの時間は、前記微生物を用いて前記水を処理する時間の30%以上である
ことを特徴とする請求項7に記載の水処理方法。 - 前記発生ステップは、発生した前記オゾンを濃縮する濃縮ステップを備え、
前記反応ステップは、循環させた前記部分水と濃縮した前記オゾンとを反応させる
ことを特徴とする請求項8に記載の水処理方法。 - 前記処理ステップ及び前記再処理ステップは、膜分離活性汚泥法を用いて処理を行うことを特徴とする請求項7乃至9のいずれか一つに記載の水処理方法。
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